[논문]저망간 트윕강의 기계적 및 내식특성에 관한 평가

저망간 트윕강의 기계적 및 내식특성에 관한 평가
Evaluation on the Properties of Mechanical and Corrosion Resistance of Lean Mn TWIP Steels 원문보기

오민석 (한국해양대학교 공과대학 조선기자재공학부) , 최일동 (한국해양대학교 공과대학 조선기자재공학부) , 문경만 (한국해양대학교 조선기자재공학부)

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쌍정유기소성(TWIP:TWinning Induced Plasticity)강은 변형중에 쌍정현상을 이용하여 700MPa가 넘는 높은 강도와 50%가 넘는 연신율을 동시에 얻을 수 있다. 본 연구에서는 Mn이 20% 이하로 함유된 18Mn TWIP(Fe- 18Mn-1.5Al-0.6C)강과 12Mn TWIP(Fe-12Mn-2Si-0.9C)강의 두 가지 조성의 TWIP강 시험편을 제작하여 동적변형거동에 의한 기계적 특성과 내식성에 대해서 비교 고찰하여 보았다. 본 실험의 결과는 Mn 20%이하의 TWIP강의 실용화를 위한 재료개발에 유익한 참고자료가 되리라 기대된다.

인장시험에 의한 미세조직 변화를 관찰하기 위해서 시험편의 평행부를 절단 채취하여 두께방향의 단면을 연마한 후 에칭하여 광학현미경으로 미세조직을 관찰하였다.그리고 내식성 실험을 위한 측정방법은 부식전위 변화와 양극 및 음극분극곡선의 측정과 CMS 100 프로그램에 의한 부식전류밀도를 구하였다. 그리고 사이클릭 선도변화를 측정하고 분극곡선 측정 후의 부식된 표면을 관찰하였다.
그리고 내식성 실험을 위한 측정방법은 부식전위 변화와 양극 및 음극분극곡선의 측정과 CMS 100 프로그램에 의한 부식전류밀도를 구하였다. 그리고 사이클릭 선도변화를 측정하고 분극곡선 측정 후의 부식된 표면을 관찰하였다.
그리고 TWIP강은 상온에서 그 미세조직이 100% 오스테나이트여야 하므로 이를 위해 냉연한 18Mn강은 800℃에서 10분간 항온유지 후 공냉하였고, 12Mn강은 1,000℃에서 10분간 항온유지 후 오일 퀜칭하였다. 인장시험에 의한 미세조직 변화를 관찰하기 위해서 시험편의 평행부를 절단 채취하여 두께방향의 단면을 연마한 후 에칭하여 광학현미경으로 미세조직을 관찰하였다.그리고 내식성 실험을 위한 측정방법은 부식전위 변화와 양극 및 음극분극곡선의 측정과 CMS 100 프로그램에 의한 부식전류밀도를 구하였다.

본 연구에서 사용된 시험편은 18Mn TWIP(Fe-18%Mn-0.6%C-1.5%Al)강과 12Mn TWIP(Fe-12%Mn-0.9%C-2.0%Si)강의 조성을 가진 두 종류이다. 그리고 TWIP강은 상온에서 그 미세조직이 100% 오스테나이트여야 하므로 이를 위해 냉연한 18Mn강은 800℃에서 10분간 항온유지 후 공냉하였고, 12Mn강은 1,000℃에서 10분간 항온유지 후 오일 퀜칭하였다.

1. 두 종류의 강 모두 인장강도가 높을수록 연신율도 함께 증가하는 쌍정유기소성의 특성을 나타내었다.
2. Al과 보다 많은 양의 Mn을 함유한 18Mn강이 Si를 함유하고 있는 12Mn강 보다 내식성이 우수하였다.
18Mn강의 부식전류밀도가 12Mn강에 비해서 적고 또한 부동태전류밀도 역시 적은 값을 나타내고 있음을 알 수 있다. 결과적으로 18Mn강은 12Mn강에 비해서 인장강도는 낮으나 내식성은 오히려 좋은 실험결과를 얻을 수 있었다. 전위-pH도에 의하면 Mn의 경우 산화막의 형성(MnO, Mn₃O₄, Mn₂O₃)에 의해서 평형전위는 상승하는 경향이 있으며 Al의 경우 산화반응에 의해 형성된 Al₂O₃의 산화막은 치밀하여 중성용액에서 염소이온의 침입에 대한 저항이 크다.
그리고 Si의 경우 SiO₂의 산화막의 형성보다 용해하기 쉬운 H₂SiO₃의 산화물이 형성되어 부식에 대한 저항성이 떨어진다[2]. 따라서 Mn함량이 적고 Si를 함유하고 있는 12Mn강보다 Mn 함량이 많고 Al을 함유하고 있는 18Mn강의 내식성이 우수하다고 생각된다.

9C)강의 두 가지 조성의 TWIP강 시험편을 제작하여 동적변형거동에 의한 기계적 특성과 내식성에 대해서 비교 고찰하여 보았다. 본 실험의 결과는 Mn 20%이하의 TWIP강의 실용화를 위한 재료개발에 유익한 참고자료가 되리라 기대된다.

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